天井クレーンが走行する工場建家
【課題】従来の工場建家と同等の構造性能を維持しながら、天井クレーンが走行するための空間を確保しつつ、柱、梁、基礎、杭などの建設部材量を削減する建築構造を提供すること。
【解決手段】 妻面フレーム２２をブレース構造とし、また更に小屋面５３にブレース２４を追加し、高剛性化を図ることで、妻面フレーム２面と小屋面で構成される門形の構造により、張間方向の水平力を集中的に処理する。
【解決手段】 妻面フレーム２２をブレース構造とし、また更に小屋面５３にブレース２４を追加し、高剛性化を図ることで、妻面フレーム２面と小屋面で構成される門形の構造により、張間方向の水平力を集中的に処理する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天井クレーンが走行する工場建家に関し、特に工場建家の建設部材量を削減する建築構造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図1は、従来の天井クレーンが走行する工場建家１５の構造であり、一般に、従来の工場建家１５は、張間方向はラーメン構造、桁行方向はブレース構造により構成されている。また、図６に示すように、桁行方向端部側には、妻面フレーム１２と中間フレーム１１とを連結する小屋面ブレース１４が設けられている。
【０００３】
張間方向は、天井クレーンを走行させるための連続した空間が桁行方向に必要なため、ラーメン構造としている。張間方向に作用する風荷重などの水平力は、各ラーメンフレームの負担幅に応じて均等に分担され、基礎に伝達される。桁行方向は、クレーンの走行に支障がないため、ブレース構造を採用している。桁行方向に作用する水平力は、軸ブレースにより基礎に伝達される。
一般的に、ラーメン構造に比べ、ブレース構造の方が部材の使用効率がよく、建設コストを低く抑えることができるからである。
【０００４】
ラーメン構造の鋼製門型フレ−ム１６（１１，１２）の構成について、図３に基づき説明すると、下部柱１７の上端部に上部柱１８を溶接等により一体に設け、張間方向に間隔をおいて対向する前記上部柱１８に渡って小屋トラス（トラス梁）１９の端部を溶接等により一体化した、ラーメン構造の門型フレーム１６とされている。
【０００５】
図３に示すようなラーメン構造は、部材の曲げ抵抗で荷重を処理しており、柱部３６の曲げモーメント３１の分布は部材の長さ方向に不均一であり、反極点近傍３５など曲げモーメントが小さくなる部分において、断面性能を効率よく利用できておらず、部材量の無駄が発生する。一方、図４に示すようなブレース構造のフレーム２２は、部材の軸力抵抗で荷重を処理しており、軸力の分布４１は部材の長さ方向に均一であり、断面性能を効率よく利用でき、部材量を削減できるメリットがある。
【０００６】
次に、図３および図４に示す基礎構造について両者を比較すると、まず図3に示すように、ラーメン構造のフレーム１６（１１，１２）では、風荷重が作用した場合、鉛直力３２と水平力３３と曲げモーメント３４を負担する。一方、図4に示すように、ブレース構造のフレーム２２では、曲げモーメントを負担せず、鉛直力４２と水平力４３を負担するのみであり、そのため、図３に示すラーメン構造に比べ、杭、基礎の部材量を削減できるメリットがある。
【特許文献１】特開２００３―２６１２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のように従来の工場建家の構造では、天井クレーンが走行する空間を確保するため、張間方向を全てラーメン構造としており、杭、基礎の部材量が大きくなっているので、建家（建屋）の杭、基礎施工費用が高くなるという課題がある。
本発明は、ブレース構造を効果的に用いることにより、従来の工場建家と同等の構造性能を維持しながら、天井クレーンが走行するための空間を確保しつつ、柱、梁、基礎、杭などの建設部材量を削減可能な構造の工場建家を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、第１発明の工場建家では、天井クレーンが走行する工場建家であって、桁行方向両端部の妻面フレーム間に門型の中間フレームを桁行方向に間隔をおいて備えた工場建家において、妻面フレームにブレースを配置して、妻面フレームをブレース構造としたことを特徴とする。
また、第２発明では、第１発明の工場建家であって、小屋面において、妻面フレームと中間フレームとの間、および中間フレーム相互間をブレースにより連結強化したことを特徴とする。
本発明では、妻面フレームをブレース構造とし、また更に小屋面にブレースを追加し、高剛性化を図ることで、妻面フレーム２面と小屋面で構成される門形の構造により、張間方向の水平力を集中的に処理する建築構造の工場建家としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、天井クレーンが走行する工場建家において、天井クレーンが走行するための空間を確保しつつ、柱、梁、基礎、杭などの部材量を低減でき、建設コストを削減できる建築構造の工場建家とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明において、中間フレーム２１は、天井クレーンが走行するための空間を確保するため、従来構造と同じくラーメン構造とするが、妻面フレーム２２は、天井クレーンの走行に支障がないため、ブレース構造とする。具体的には、図２に一例を示すように、基礎上にブレース構造の妻面フレーム２２が立設され、前記妻面フレーム２２に間隔をおいて平行に複数（図示の場合は２組）の中間フレーム２１が基礎上に立設され、これに間隔をおいて平行に奥部側の妻面フレーム２２が基礎上に立設されている。
【００１１】
前後方向の両妻面フレーム２２の中央部と中間フレーム２１の中央部とは、これらに固定される鋼製棟木３７により連結固定され、前後方向の両妻面フレーム２２の端部と中間フレーム２１の端部には軒梁５１が設けられ、妻面フレーム２２における鋼製柱２５の上・下部と中間フレーム２１における下部柱１７の上・下部とは、桁行ブレース２３により連結されている。
【００１２】
前記の中間フレ−ム２１の構成について説明すると、下部柱１７の上端部に、張間方向に間隔をおいて対向する下部柱１７に渡って小屋トラス１９の端部を溶接またはボルトにより一体化した、ラーメン構造の門型の中間フレーム２１とされ、張間方向に対向する下部柱１７の内側上部付近に内向きに張出す片持ち式のレール支持梁５２を備えている（なお、レールおよび天井走行クレーンは省略されている）。
【００１３】
また、本発明において妻面に使用するブレース構造の鋼製妻面フレーム２２の構成について、図４を参照して説明すると、張間方向に間隔をおいた鋼管柱あるいはＨ型鋼製柱等の鋼製柱２５の上端部に渡って、ラチス梁（またはトラス梁）２６を配置すると共にそのラチス梁２６の上下の弦材２７，２８を前記鋼製柱２５に溶接またはボルト等により固定し、そのラチス梁２６の下方にこれに平行に中間横梁材２９を配置して、その中間横梁材２９の端部を前記鋼製柱２５に溶接またはボルトにより固定し、鋼製柱２５の下端部と、前記中間横梁材２９の中間部と、ラチス梁２６における下弦材２８中央部に渡って、一対の形鋼などの鋼製ブレース材３０が逆Ｖ字状に配置されて、各鋼製ブレース材３０の端部が鋼製柱２５の下端部および前記下弦材２８中央部にボルト等により連結されると共に、鋼製ブレース材３０の中間部が前記中間横梁材２９にボルト等により固定されている。前記のブレース材３０は、H形鋼材等を使用するとよい。
【００１４】
また小屋面５３にブレース２４を、図６に示す従来の場合よりさらに追加され、高剛性化を図ることで、張間方向の水平力を妻面フレーム２２の２面と小屋面５３で構成される門形面構造とすることにより、集中的に処理して、主に妻面フレーム２２から基礎に伝達する。
具体的には、図５に示すように、妻面フレーム２２の上端側部と中間フレーム２１の中央部が、対角方向に配置のブレース材２４により連結され、中間フレーム２１相互も同様にブレース材２４により連結されて強化されている。
【００１５】
前記のように構成された本構造において、中間フレーム２１に入力される荷重は、その大部分が小屋面５３を介して妻面に伝達される。これにより、従来構造と比較して、ラーメンフレーム（中間フレーム２１）では、負担荷重は60%程度軽減され、これに伴い、中間フレーム２１の部材の断面を小さくしたり、基礎構造を簡素化することができるため、建設部材量は、上部構造で40%程度、基礎構造で50%程度の削減効果が得られる。一方、妻面フレーム２２では、負担荷重は4倍程度に増大し、建設部材量は、上部構造で30%程度、基礎構造で15%程度増加する。また小屋面５３では、負担過重は３倍程度に増大し、建設部材量は30%程度増加する。本発明の構造により、建家全体としては、建設部材量が30%程度削減される。
【００１６】
本発明は妻面をブレース構造とすることから、桁行方向へ建家を増築する場合、天井クレーンの走行に支障が生じるが、妻面の両側で建物に隣接するなど、増築の可能性がない建家に対して適用する限り、本発明の効果は十分に得られる。
また、桁行方向に細長く中間フレーム２１の面数が多い建家ほど、本発明の適用による部材量削減効果は高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来建家構造を示す図である。
【図２】本発明建家構造一部を示す図である。
【図３】ラーメン構造を示す図である。
【図４】ブレース構造を示す図である。
【図５】本発明の小屋面のブレース材の配置状態を示す概略平面図である。
【図６】従来の小屋面のブレース材の配置状態を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１１ 従来構造の中間フレーム
１２ 従来構造の妻面フレーム
１３ 従来構造の桁行ブレース
１４ 従来構造の小屋面ブレース
１５ 工場建屋
１６ 門型フレーム
１７ 下部柱
１８ 上部柱
１９ 小屋トラス
２１ 本発明構造の中間フレーム
２２ 本発明構造の妻面フレーム
２３ 本発明構造の桁行ブレース
２４ 本発明構造の小屋面ブレース
２５ 鋼製柱
２６ 梁
２７ 上弦材
２８ 下弦材
２９ 中間横梁材
３０、３０ａ 鋼製ブレース
３１ ラーメン構造の柱部曲げモーメント
３２ ラーメン構造の基礎部鉛直力
３３ ラーメン構造の基礎部水平力
３４ ラーメン構造の基礎部曲げモーメント
３５ 反極点付近
３６ 柱部
３７ 鋼製棟木
４１ ブレース構造の柱部軸力
４２ ブレース構造の基礎部鉛直力
４３ ブレース構造の基礎部水平力
５１ 軒梁
５２ レール支持梁
５３ 小屋面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天井クレーンが走行する工場建家に関し、特に工場建家の建設部材量を削減する建築構造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図1は、従来の天井クレーンが走行する工場建家１５の構造であり、一般に、従来の工場建家１５は、張間方向はラーメン構造、桁行方向はブレース構造により構成されている。また、図６に示すように、桁行方向端部側には、妻面フレーム１２と中間フレーム１１とを連結する小屋面ブレース１４が設けられている。
【０００３】
張間方向は、天井クレーンを走行させるための連続した空間が桁行方向に必要なため、ラーメン構造としている。張間方向に作用する風荷重などの水平力は、各ラーメンフレームの負担幅に応じて均等に分担され、基礎に伝達される。桁行方向は、クレーンの走行に支障がないため、ブレース構造を採用している。桁行方向に作用する水平力は、軸ブレースにより基礎に伝達される。
一般的に、ラーメン構造に比べ、ブレース構造の方が部材の使用効率がよく、建設コストを低く抑えることができるからである。
【０００４】
ラーメン構造の鋼製門型フレ−ム１６（１１，１２）の構成について、図３に基づき説明すると、下部柱１７の上端部に上部柱１８を溶接等により一体に設け、張間方向に間隔をおいて対向する前記上部柱１８に渡って小屋トラス（トラス梁）１９の端部を溶接等により一体化した、ラーメン構造の門型フレーム１６とされている。
【０００５】
図３に示すようなラーメン構造は、部材の曲げ抵抗で荷重を処理しており、柱部３６の曲げモーメント３１の分布は部材の長さ方向に不均一であり、反極点近傍３５など曲げモーメントが小さくなる部分において、断面性能を効率よく利用できておらず、部材量の無駄が発生する。一方、図４に示すようなブレース構造のフレーム２２は、部材の軸力抵抗で荷重を処理しており、軸力の分布４１は部材の長さ方向に均一であり、断面性能を効率よく利用でき、部材量を削減できるメリットがある。
【０００６】
次に、図３および図４に示す基礎構造について両者を比較すると、まず図3に示すように、ラーメン構造のフレーム１６（１１，１２）では、風荷重が作用した場合、鉛直力３２と水平力３３と曲げモーメント３４を負担する。一方、図4に示すように、ブレース構造のフレーム２２では、曲げモーメントを負担せず、鉛直力４２と水平力４３を負担するのみであり、そのため、図３に示すラーメン構造に比べ、杭、基礎の部材量を削減できるメリットがある。
【特許文献１】特開２００３―２６１２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のように従来の工場建家の構造では、天井クレーンが走行する空間を確保するため、張間方向を全てラーメン構造としており、杭、基礎の部材量が大きくなっているので、建家（建屋）の杭、基礎施工費用が高くなるという課題がある。
本発明は、ブレース構造を効果的に用いることにより、従来の工場建家と同等の構造性能を維持しながら、天井クレーンが走行するための空間を確保しつつ、柱、梁、基礎、杭などの建設部材量を削減可能な構造の工場建家を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、第１発明の工場建家では、天井クレーンが走行する工場建家であって、桁行方向両端部の妻面フレーム間に門型の中間フレームを桁行方向に間隔をおいて備えた工場建家において、妻面フレームにブレースを配置して、妻面フレームをブレース構造としたことを特徴とする。
また、第２発明では、第１発明の工場建家であって、小屋面において、妻面フレームと中間フレームとの間、および中間フレーム相互間をブレースにより連結強化したことを特徴とする。
本発明では、妻面フレームをブレース構造とし、また更に小屋面にブレースを追加し、高剛性化を図ることで、妻面フレーム２面と小屋面で構成される門形の構造により、張間方向の水平力を集中的に処理する建築構造の工場建家としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、天井クレーンが走行する工場建家において、天井クレーンが走行するための空間を確保しつつ、柱、梁、基礎、杭などの部材量を低減でき、建設コストを削減できる建築構造の工場建家とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明において、中間フレーム２１は、天井クレーンが走行するための空間を確保するため、従来構造と同じくラーメン構造とするが、妻面フレーム２２は、天井クレーンの走行に支障がないため、ブレース構造とする。具体的には、図２に一例を示すように、基礎上にブレース構造の妻面フレーム２２が立設され、前記妻面フレーム２２に間隔をおいて平行に複数（図示の場合は２組）の中間フレーム２１が基礎上に立設され、これに間隔をおいて平行に奥部側の妻面フレーム２２が基礎上に立設されている。
【００１１】
前後方向の両妻面フレーム２２の中央部と中間フレーム２１の中央部とは、これらに固定される鋼製棟木３７により連結固定され、前後方向の両妻面フレーム２２の端部と中間フレーム２１の端部には軒梁５１が設けられ、妻面フレーム２２における鋼製柱２５の上・下部と中間フレーム２１における下部柱１７の上・下部とは、桁行ブレース２３により連結されている。
【００１２】
前記の中間フレ−ム２１の構成について説明すると、下部柱１７の上端部に、張間方向に間隔をおいて対向する下部柱１７に渡って小屋トラス１９の端部を溶接またはボルトにより一体化した、ラーメン構造の門型の中間フレーム２１とされ、張間方向に対向する下部柱１７の内側上部付近に内向きに張出す片持ち式のレール支持梁５２を備えている（なお、レールおよび天井走行クレーンは省略されている）。
【００１３】
また、本発明において妻面に使用するブレース構造の鋼製妻面フレーム２２の構成について、図４を参照して説明すると、張間方向に間隔をおいた鋼管柱あるいはＨ型鋼製柱等の鋼製柱２５の上端部に渡って、ラチス梁（またはトラス梁）２６を配置すると共にそのラチス梁２６の上下の弦材２７，２８を前記鋼製柱２５に溶接またはボルト等により固定し、そのラチス梁２６の下方にこれに平行に中間横梁材２９を配置して、その中間横梁材２９の端部を前記鋼製柱２５に溶接またはボルトにより固定し、鋼製柱２５の下端部と、前記中間横梁材２９の中間部と、ラチス梁２６における下弦材２８中央部に渡って、一対の形鋼などの鋼製ブレース材３０が逆Ｖ字状に配置されて、各鋼製ブレース材３０の端部が鋼製柱２５の下端部および前記下弦材２８中央部にボルト等により連結されると共に、鋼製ブレース材３０の中間部が前記中間横梁材２９にボルト等により固定されている。前記のブレース材３０は、H形鋼材等を使用するとよい。
【００１４】
また小屋面５３にブレース２４を、図６に示す従来の場合よりさらに追加され、高剛性化を図ることで、張間方向の水平力を妻面フレーム２２の２面と小屋面５３で構成される門形面構造とすることにより、集中的に処理して、主に妻面フレーム２２から基礎に伝達する。
具体的には、図５に示すように、妻面フレーム２２の上端側部と中間フレーム２１の中央部が、対角方向に配置のブレース材２４により連結され、中間フレーム２１相互も同様にブレース材２４により連結されて強化されている。
【００１５】
前記のように構成された本構造において、中間フレーム２１に入力される荷重は、その大部分が小屋面５３を介して妻面に伝達される。これにより、従来構造と比較して、ラーメンフレーム（中間フレーム２１）では、負担荷重は60%程度軽減され、これに伴い、中間フレーム２１の部材の断面を小さくしたり、基礎構造を簡素化することができるため、建設部材量は、上部構造で40%程度、基礎構造で50%程度の削減効果が得られる。一方、妻面フレーム２２では、負担荷重は4倍程度に増大し、建設部材量は、上部構造で30%程度、基礎構造で15%程度増加する。また小屋面５３では、負担過重は３倍程度に増大し、建設部材量は30%程度増加する。本発明の構造により、建家全体としては、建設部材量が30%程度削減される。
【００１６】
本発明は妻面をブレース構造とすることから、桁行方向へ建家を増築する場合、天井クレーンの走行に支障が生じるが、妻面の両側で建物に隣接するなど、増築の可能性がない建家に対して適用する限り、本発明の効果は十分に得られる。
また、桁行方向に細長く中間フレーム２１の面数が多い建家ほど、本発明の適用による部材量削減効果は高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来建家構造を示す図である。
【図２】本発明建家構造一部を示す図である。
【図３】ラーメン構造を示す図である。
【図４】ブレース構造を示す図である。
【図５】本発明の小屋面のブレース材の配置状態を示す概略平面図である。
【図６】従来の小屋面のブレース材の配置状態を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１１ 従来構造の中間フレーム
１２ 従来構造の妻面フレーム
１３ 従来構造の桁行ブレース
１４ 従来構造の小屋面ブレース
１５ 工場建屋
１６ 門型フレーム
１７ 下部柱
１８ 上部柱
１９ 小屋トラス
２１ 本発明構造の中間フレーム
２２ 本発明構造の妻面フレーム
２３ 本発明構造の桁行ブレース
２４ 本発明構造の小屋面ブレース
２５ 鋼製柱
２６ 梁
２７ 上弦材
２８ 下弦材
２９ 中間横梁材
３０、３０ａ 鋼製ブレース
３１ ラーメン構造の柱部曲げモーメント
３２ ラーメン構造の基礎部鉛直力
３３ ラーメン構造の基礎部水平力
３４ ラーメン構造の基礎部曲げモーメント
３５ 反極点付近
３６ 柱部
３７ 鋼製棟木
４１ ブレース構造の柱部軸力
４２ ブレース構造の基礎部鉛直力
４３ ブレース構造の基礎部水平力
５１ 軒梁
５２ レール支持梁
５３ 小屋面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井クレーンが走行する工場建家であって、桁行方向両端部の妻面フレーム間に門型の中間フレームを桁行方向に間隔をおいて備えた工場建家において、妻面フレームにブレースを配置して、妻面フレームをブレース構造としたことを特徴とする工場建家。
【請求項２】
請求項１の工場建家であって、小屋面において、妻面フレームと中間フレームとの間、および中間フレーム相互間をブレースにより連結強化したことを特徴とする請求項1に記載の工場建家。
【請求項１】
天井クレーンが走行する工場建家であって、桁行方向両端部の妻面フレーム間に門型の中間フレームを桁行方向に間隔をおいて備えた工場建家において、妻面フレームにブレースを配置して、妻面フレームをブレース構造としたことを特徴とする工場建家。
【請求項２】
請求項１の工場建家であって、小屋面において、妻面フレームと中間フレームとの間、および中間フレーム相互間をブレースにより連結強化したことを特徴とする請求項1に記載の工場建家。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２７４６１７（Ｐ２００６−２７４６１７Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９３５５３（Ｐ２００５−９３５５３）
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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